一种六自由度精密微动平台制造技术

本发明专利技术提供了一种六自由度精密微动平台，包括固定底板、载盘、位姿调节结构，位姿调节结构位于固定底板与载盘之间，用于调节工件在X轴方向、和/或Y轴方向、和/或Z轴方向的位移，以及和/或调节工件的角度。位姿调节结构包括多层连接载板，且在固定底板与其相邻的连接载板之间、连接载板与其相邻的载盘之间、相邻的连接载板之间均设有位姿调节组件。本发明专利技术的微动平台具有结构简单、成本低、无磨损粉尘的优点，且通过多个位姿调节组件能够将载盘上工件在X轴、Y轴方向、Z轴方向的位移，以及工件的角度的六自由度调节进行拆分，以分别对工件的位姿进行调整和精确控制。行调整和精确控制。行调整和精确控制。

【技术实现步骤摘要】
一种六自由度精密微动平台


[0001]本专利技术属于微纳加工
，涉及一种六自由度精密微动平台。

技术介绍

[0002]微纳加工技术是对毫米至纳米区间内的目标物及其目标物组件进行加工、组装、集成，涉及领域宽广并且多学科交叉，随着科学技术不断的发展，对目标物在空间范围内的位置以及空间姿态的精度要求越来越高，传统的位置调整平台由于总重大、空间占比高、精度低、需定期维护并且润滑油脂易散发粉尘等缺陷，不能精确的调整工件的位置和姿态，已经不适用于微纳加工领域。
[0003]现有的六自由度或三自由度的位置调整平台(也可称之为位姿调整装置、运动机构等)，虽然具有体积小、精度高等优点，但是在使用过程中其导向机构(或运动机构或驱动机构)的各个部件之间在长期磨损下，一方面会降低工件位置和位姿的精度，另一方面产生的粉尘会影响产品的性能，同时上述导向机构(或运动机构或驱动机构)的运动间隙和迟滞也会造成产品性能下降的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决现有的毫米至纳米级产品在加工过程中，其位置调整平台在调整其工件位置和位姿的过程中，容易出现导向机构内磨损产生的粉尘、运动间隙、运动迟滞，而出现影响产品性能、降低工件位置和位姿的精度的问题，本专利技术公开了一种结构简单、成本低、无磨损粉尘的六自由度精密微动平台，其广泛应用于微纳加工(如激光直写、纳米压印等)、光学对位、生物医疗等领域中微纳加工、光学检测对位等环境的应用。
[0005]实现专利技术目的的技术方案如下：一种六自由度精密微动平台，包括固定底板、载盘、位姿调节结构，位姿调节结构位于固定底板与载盘之间，用于调节工件在X轴方向、和/或Y轴方向、和/或Z轴方向的位移，以及和/或调节工件的角度。
[0006]其中，位姿调节结构包括多层沿固定底板至载盘方向设置的连接载板，且在固定底板与其相邻的连接载板之间、连接载板与其相邻的载盘之间、以及相邻的连接载板之间均设有位姿调节组件，姿调节组件包括线性驱动元件及与线性驱动元件相关联的线性测量元件。
[0007]本专利技术通过在固定底板与其相邻的连接载板之间、连接载板与其相邻的固定底板之间、以及相邻的连接载板之间分别设有位姿调节组件，将载盘上工件在X轴、Y轴方向、Z轴方向的位移，以及工件的角度的六自由度调节进行拆分，以分别对工件的位姿进行调整和控制。同时，通过线性驱动元件及与线性驱动元件相关联的线性测量元件，形成一维线性测量组，通过简单的运动算法即可满足空间位移量计算。
[0008]在六自由度精密微动平台的一个改进实施例中，上述连接载板包括沿固定底板至载盘方向依次设置的第一载板、第二载板。
[0009]固定底板与第一载板之间的位姿调节组件为X/Y轴位移调节组件，第一载板与第
二载板之间的位姿调节组件为角度调节组件，第二载板与载盘之间的位姿调节组件为Z轴位移调节组件；
[0010]或固定底板与第一载板之间的位姿调节组件为X/Y轴位移调节组件，第一载板与第二载板之间的位姿调节组件为Z轴位移调节组件，第二载板与载盘之间的位姿调节组件为角度调节组件。
[0011]进一步的，上述X/Y轴位移调节组件的线性驱动元件包括X轴主电机和Y轴主电机，X轴主电机和Y轴主电机的电机定子均套设在电机动子上，电机定子固定在固定底板上表面的长边一侧，电机动子固定在第一载板上表面的宽边一侧。
[0012]X轴主电机的电机定子两侧与其电机动子在Y轴方向有均有第一移动间隙，Y轴主电机的电机定子两侧与其电机动子在X轴方向有均有第二移动间隙。
[0013]更进一步的，X/Y轴位移调节组件的线性驱动元件还包括X轴辅电机和Y轴辅电机，X轴辅电机和Y轴辅电机的电机定子均套设在电机动子上，电机定子固定在固定底板上表面的长边另一侧，电机动子固定在第一载板上表面的宽边另一侧。
[0014]X轴辅电机的电机定子两侧与其电机动子在Y轴方向有均有第一移动间隙，所述Y轴辅电机的所述电机定子两侧与所述电机动子在X轴方向有均有第二移动间隙。
[0015]进一步的，上述角度调节组件的线性驱动元件为Rz轴电机，Rz轴电机的电机定子固定在第一载板上表面非中心位置，电机动子与位于第一载板上表面中心位置的旋转轴承固定，且旋转轴承还与所述第二载板下表面中心位置固定；
[0016]或Rz轴电机的电机定子固定在第二载板上表面非中心位置，电机动子与位于第二载板上表面中心位置的旋转轴承固定，且旋转轴承还与载盘下表面中心位置固定。
[0017]进一步的，上述Z轴位移调节组件的线性驱动元件包括3个ZRxy轴电机，且3个ZRxy轴电机以连接载板中心周向分布。
[0018]ZRxy轴电机的电机定子固定在第一载板上表面，且其电机动子与第二载板下表面固定；
[0019]或ZRxy轴电机的电机定子固定在第二载板上表面，且其电机动子与载盘下表面固定。
[0020]在六自由度精密微动平台的另一个改进实施例中，上述线性测量元件分别固定在固定底板、第一载板、第二载板的上表面，且靠近与其相关联的线性驱动元件位置，并用以测量与其关联的线性驱动元件的位移变化量。
[0021]在六自由度精密微动平台的另一个改进实施例中，上述位姿调节结构还包括约束X/Y轴位移调节组件的线性驱动元件的第一弹性件、约束Z轴位移调节组件的线性驱动元件的第二弹性件。第一弹性件使X/Y轴位移调节组件的线性驱动元件只能在X轴方向、和/或Y轴方向，第二弹性件使Z轴位移调节组件的线性驱动元件只能在Z轴方向移动，以及和/或Rx方向、和/或Ry方向的转动。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]1.本专利技术的六自由度精密微动平台，通过在固定底板与其相邻的连接载板之间、连接载板与其相邻的固定底板之间、以及相邻的连接载板之间分别设有位姿调节组件，可以实现将载盘上工件在X轴、Y轴方向、Z轴方向的位移，以及工件的角度的六自由度调节进行拆分，方便对工件的位姿进行调整和控制。
[0024]2.通过线性驱动元件及与线性驱动元件相关联的线性测量元件，可以形成一维线性测量组，通过简单的运动算法即可满足空间位移量计算。
[0025]3.通过采用第一弹性件、第二弹性件对线性驱动元件的运动进行约束，其在变形过程中不会出现磨损产生粉尘，造成污染工件的问题，进而不会影响工件的性能，同时在工件完成加工后快速的辅助线性驱动元件复位，降低消耗。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0027]图1为具体实施方式中六自由度精密微动平台的一种结构示意图；
[0028]图2为图1所示的六自由度精密微动平台的爆炸图；
[0029]图3为具体实施方式中第一弹性件的结构及弹性变形示意图；
[0030]图4为具体实施方式中第二弹性件的结构及弹性变形示意图；
[0031]其中，1.固定底板；2.载盘；3.位姿调节结构；4.连接载板；41.第一连接载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六自由度精密微动平台，包括固定底板、载盘、位姿调节结构，其特征在于：所述位姿调节结构位于所述固定底板与所述载盘之间，用于调节工件在X轴方向、和/或Y轴方向、和/或Z轴方向的位移，以及和/或调节工件的角度；所述位姿调节结构包括多层沿所述固定底板至所述载盘方向设置的连接载板，且在所述固定底板与其相邻的所述连接载板之间、所述连接载板与其相邻的所述载盘之间、以及相邻的所述连接载板之间均设有位姿调节组件，所述姿调节组件包括线性驱动元件及与线性驱动元件相关联的线性测量元件。2.根据权利要求1所述的六自由度精密微动平台，其特征在于：所述连接载板包括沿所述固定底板至所述载盘方向依次设置的第一载板、第二载板；所述固定底板与所述第一载板之间的所述位姿调节组件为X/Y轴位移调节组件，所述第一载板与所述第二载板之间的所述位姿调节组件为角度调节组件，所述第二载板与所述载盘之间的所述位姿调节组件为Z轴位移调节组件；或所述固定底板与所述第一载板之间的所述位姿调节组件为X/Y轴位移调节组件，所述第一载板与所述第二载板之间的所述位姿调节组件为Z轴位移调节组件，所述第二载板与所述载盘之间的所述位姿调节组件为角度调节组件。3.根据权利要求2所述的六自由度精密微动平台，其特征在于：所述X/Y轴位移调节组件的所述线性驱动元件包括X轴主电机和Y轴主电机，所述X轴主电机和所述Y轴主电机的电机定子均套设在电机动子上，所述电机定子固定在所述固定底板上表面的长边一侧，所述电机动子固定在所述第一载板上表面的宽边一侧；所述X轴主电机的所述电机定子两侧与其所述电机动子在Y轴方向有均有第一移动间隙，所述Y轴主电机的所述电机定子两侧与其所述电机动子在X轴方向有均有第二移动间隙。4.根据权利要求3所述的六自由度精密微动平台，其特征在于：所述X/Y轴位移调节组件的所述线性驱动元件还包括X轴辅电机和Y轴辅电机，所述X轴辅电机和所述Y轴辅电机的电机定子均套设在电机动子上，所述电机定子固定在所述固定底板上表面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：深圳智达星空科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：